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El Universo de Albert Einstein

Planetario de Medellín “Jesús Emilio Ramírez González”Medellín, Septiembre 11 de 2007

por:Luis Guillermo Restrepo Rivas

1880 1900 1910 1920 1930 1940 19501890

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

Nace en Ulm el 14 de Marzo de 1879

Buchau

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Nace en Ulm el 14 de Marzo de 1879

La familia se instala en Munich

Nace su hermana María (Maja)

Ingresa en el Liutpold Gymnasium, en Munich

La familia se va a Italia, él permanece en Munich

Reencuentro con la familia en Pavía, asiste a la escuela Cantonal de Aarau

Renuncia a nac. alemana, ingresa a Politécnica de Zurich, conoce a Mileva

Termina Estudios en la Politécnica

Obtiene ciudadanía suiza

Puesto en Of. de patentes (Berna), muere el papá

Se casa con Mileva Maric

Nace hijo Hans Albert

Ingresa en la Volksschule

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La U. de Zurich acepta su disertación doctoral, y se publica

Principio de equivalencia. Borrador de T. Relativ. de Grav.

Prof. Asociado en la U. de Zurich. Trabaja teoría cuántica

Nace hijo Edouard

Prof. en la U. Karl Ferdinand (Praga).Predice desviación de la luz de estrellas en eclipse, pero las cifras aún son incorrectas

Nombrado prof. en la Politécnica.Regresa a Zurich.Reencuentro con la prima Elsa Löwenthal

Publica, con Grossman: “Esbozo de la TGR y T. de la gravitación”. Nombrado presidente de la Sociedad Alemana de Físicos

Publica 4 trabajos en Annalen Der Physik

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Prof. En la U. de Berlín. Se separa de Mileva

Firma “Manifiesto a los europeos”desvinculándose del militarismo alemán.

Publica la T.G.R.

Nombrado director del Instituto Kaiser Wilhelm

Se divorcia de Mileva y se casa con Elsa.Se confirma curvatura de la luz. Fama Mundial

Primer viaje a los EE.UU.

Premio Nobel de Física

Contribución a la estadística de Bose-Einstein

5º congreso Solvay. Discute con N. Bohr sobre interpret. T.C.

Publica intento de unificar gravitación y electromagnetismo

1a Guerra Mundial

Muere la mamá

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Vuelve e EE.UU., visita el Instituto de Tec. de California

Nombrado profesor en el Inst. de Estudios Avanzados de Princeton

Nazis al poder en Alemania. Einstein se instala definitiv. en EE.UU.

Muere la esposa Elsa

Carta al pres. Roosevelt advirtiendo posibilidad de bomba atómica alemana

Obtiene nacionalidad estadounidense, manteniendo la suiza

Bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki

Nombrado portavoz del Comité de Emergencia de Científicos Atómicos

Continúa intentando una de T.U. de los campos.Muere Mileva Maric, primera esposa

2ªGuerraMundial

Le ofrecen la Presidencia de Israel

Muere en Princeton el 18 de abril de 1955

Físicosde la época

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1960

1970

1980

Einstein 1879-1955

Maxwell 1831-1879

Ernst Mach 1838-1916

Boltzmann 1844-1906

Morley 1838-1923

Michelson 1852-1931

Planck 1858-1947

Eddington 1882-1944

Max Born 1882-1970

Niels Bohr 1885-1962

De Broglie 1892-1987

Leo Szilard 1898-1964

Heisenberg 1901-1976

Lorentz 1853-1928

Poincaré 1854-1912 Nace en Ulmel 14 de Marzo

de 1879

Influencias en la infancia• Pauline, la mamá:

– Música, violín, Disciplina

• Jakob Einstein, el tio (inventor de talento):– Inicio en matemáticas– Máquinas

• Max Talmud (luego Talmey), estudiante de medicina, judio polaco:– Inicio en ciencias– Filosofía de Kant

• Brújula regalada por su padre, Hermann

• 1888: Ingresa a la escuela secundaria Liutpold Gymnasium

• 1894: Quiebra la empresa familiar: Se van a Italia pero Albert se queda en Munich

• 1895: Autodidacta rebelde, rechaza los métodos académicos de la escuela y la abandona

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• El 18 de enero de 1896 renuncia a la nacionalidad alemana

Un apátrida • Asiste a la escuela cantonal de Aarau, Suiza• 1896: Ingresa a la Escuela Politécnica Federal en

Zurich, en su segundo intento

Eidgenössische Technische Hochschule

Mileva Marić• Desinterés por la rigidez académica: Su

profesor Hermann Minkowski lo llega a llamar “perro vago”

• Interés por el trabajo aplicado a la física y por los instrumentos y el funcionamiento de los inventos

• Interés por leer los escritos de física contemporáneos de Kirchhoff, Helmoholz, Hertz, etc.

• Amigos:– Marcel Grossman– Michelangelo (“Michele”) Besso

1900: Termina estudios en la Politécnica

1901:– Obtiene la ciudadanía suiza– Trabaja como profesor

particular– Escribe artículo “Deducciones a

partir del fenómeno de la capilaridad” en Annalen derPhysik

1902

Oficina depatentes(Berna)

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Matrimonio con Mileva Marić

Berna, Enero 6 de 1903

Hans Albert(1904-1973)

Edouard(1910-1965)

Mileva Marić(1875-1948)

• “Una nueva determinación de las dimensiones moleculares” (disertación para doctorado)

• “Sobre el movimiento de pequeñas partículas suspendidas en un líquido en reposo según la teoría cinético-molecular del calor”

• “Un punto de vista heurístico sobre la producción y la transformación de la luz”

• “Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento”

• “¿ Depende la inercia de un cuerpo de la energía contenida en él ?”

1905 : “Annus Mirabilis”Artículos en Annalen der Physik

“Una nueva determinaciónde las dimensiones moleculares”

(disertación para doctorado, publicado en 1906)

Con datos sobre la difusión del azúcar en solución y su efecto sobre la viscosidad, determina el tamaño de las moléculas de azúcar.

El análisis hace más definida la teoría cinética del calor ya que da una medida del tamaño de las moléculas, de manera que estas ya no son solamente supuestos útiles.

Es el trabajo menos importante, aunque muy citado.

“Sobre el movimiento de pequeñas partículas suspendidas en un líquido en reposo según la

teoría cinético-molecular del calor”

Explica cómo la Teoría Cinético-molecular del Calor predice que partículas pequeñas, suspendidas en agua, deben moverse aleatoriamente, como se observa en el microscopio.

Se trata del llamado “Movimiento Browniano”(observado en 1827 por el botánico escocés RobertBrown).

En la época era victoriosa la concepción de la luz como una onda sobre la concepción de corpúsculossostenida por Newton.

Einstein muestra que la teoría da resultados incorrectos, y que si la radiación electromagnética se comporta como un conjunto de muchas unidades (“cuantos”) de energía, como supuso Planck en 1900, se explican varios experimentos de electrodinámica y óptica, entre ellos el efecto fotoeléctrico.

“Un punto de vista heurístico sobre laproducción y la transformación de la luz”

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“Sobre la electrodinámicade los cuerpos en movimiento”

Desarrolla la Teoría Restringida de la Relatividad:

La electrodinámica de la época diferencia los procesos electrodinámicos si son en reposo o en movimiento respecto al “éter”, pero los experimentos no dan manera de determinar cuál es el estado de reposo respecto a l “éter” de un movimiento inercial.

Se ha asumido tácitamente que el espacio y el tiempo tienen propiedades newtonianas, pero Einstein muestra que la electrodinámica de Maxwell y Lorentz obedece a un principio de relatividad del movimiento inercial.

Escrito como una breve continuación del artículo sobre la Relatividad Restringida o Especial.Deduce que una energía E también lleva una inercia E/c2, que va entre el cuerpo que la emite y el que la absorbe, y expresa:

• “La masa de un cuerpo es una medida de su contenido de energía”

• “No es imposible que con cuerpos cuyo contenido de energía es variable en alto grado (ej.: las sales de radio) la teoría pueda ser exitosamente puesta a prueba”

“¿ Depende la inercia de un cuerpode la energía contenida en él ?”

Principio de la Relatividad RestringidaNingún experimento puede descubrir nunca una traslación uniforme a través del espacio.Las leyes de la Naturaleza son las mismas referidas a todos los sistemas de coordenadas de referencia en traslación uniforme de uno con relación a otro.

Constancia de la velocidad de la luz Constancia de la velocidad de la luz

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u vw u v uvc

+= ⊕ =+

0,995=0,90,90,917=0,90,1

0,198=0,10,1w /cu /cv /c

Suma relativista de velocidades

⊕⊕⊕

Relatividad de la “Simultaneidad”

L0 L1

Contracción de Lorentz

Dilatación del tiempo

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Herman Minkowski(1864-1909)

En 1908 Minkowski mostróque la Teoría Restringida de la Relatividad se podía describir en forma geométrica, siendo tiempo una cuarta dimensión.

Esta geometrización de la teoría ayudó al propio Einstein a llegar a la Teoría General de la Relatividad.

t

x

futuro

pasado

x = ct

S

F L T

P

Cono de Luz , el pasado y el futuro

Masa relativista (aumento de la masa inercial)

F

F

vΔv

vΔv

F = m aF = m ΔvΔt • 1914:

– Profesor en la U. de Berlín– Se separa de Mileva– Comienza la primera guerra mundial

• 1916: Publica “Fundamento de la Teoría General de la Relatividad”

El principio de EquivalenciaMarco de referencia en caída libre en campo gravitatorio uniforme

Marco de referencia en movimiento uniforme fuera de campo gravitatorio

El principio de EquivalenciaMarco de referencia en reposo, en un campo gravitatorio uniforme

Marco de referencia en movimiento acelerado, fuera de campo gravitatorio

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El principio de Equivalencia

Ningún experimento realizado en un único lugar puede distinguir un campo gravitatorio de un sistema de referencia acelerado.

Curvatura del Espacio-tiempo

1.75”1.75”

Eclipse de sol del 29 de mayo de 1919

La posición del perihelio de mercurio avanza, alrededor del Sol, 575” de arco por siglo. La ley de Newton da 532” debido a la influencia del resto de los planetas.La RG da la corrección necesaria (≈ 43”) porque la órbita del planeta está en un espaciotiempo curvo, ya que Mercurio orbita muy cerca del Sol.

Precesión del perihelio de Mercurio 1917:

Sugiere la “emisión estimulada de radiación”, base de:

MASER (construido por Charles Tawnesy Arthur Schawlow en 1954)

LASER (teorizado por Tawnes y Schawlow en 1958 y constriuido por Theodore Maiman en 1960).

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1918:Fin de la 1ªguerra mundial

1919:Se divorcia de Mileva.

Se casacon la primaElsa Löwenthal

1921 - 1923:ChecoslovaquiaAustriaAlemaniaEstados UnidosInglaterraFranciaEspañaJapónPalestina

Embajador extraordinario

• 1922: Le otorgan el Premio Nobel de Física de 1921 (recibido el 10 de julio de 1923)

• 1923: Artículo preliminar intentando unificar los campos electromagnético y gravitacional. En 1929 publica otro. No dejaría este empeño hasta su muerte.

• 1924: Publica “Teoría sobre las fluctuaciones estadísticas de los cuantos del gas ideal”

5º Congreso Solvay, Bruselas, Octubre de 1927

Discrepancias sobre la interpretación de la Física Cuántica

Albert Einstein

Dios no juega a los dadoscon el universo

Stephen Hawking

Claro que si.Y no solo eso, sino que a veces los arroja donde no podemos verlos

Niels Bohr

Pero no nos toca a nosotros prescribir a

Dios cómo debe gobernar el mundo

Abandona Alemania en diciembre de 1932, rumbo a Estados Unidos

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• 1933: Se establece en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton

• Los Nazis al poder en Alemania

• 1936: Muere su esposa Elsa

• 1939: Estalla la 2ª guerra mundial

• Visitado por Leo Szilard, Enrico Fermi y Eugene Wigner, firma carta para el presidente Roosvelt sobre el peligro de una bomba atómica alemana

Octubre 1 de 1940, nacionalidad estadounidense

1945:– Bombas atómicas sobre Hiroshima y

Nagasaki. Fin de la 2ª guerra mundial– Se “jubila” de Instituto de E. A. de Princeton

Últimos intereses en Física:– Búsqueda de una Teoría del Campo Unificada– La T.G.R. en relación con nuevos conceptos

y descubrimientos en astronomía y cosmología

– Probar que la “interpretación de Copenhague” de la Física Cuántica es incompleta

Muere el 18 de abril de 1955

Graciaspor

la atención